电机器的冷却制造技术

本发明专利技术涉及一种电机器，包括：第一冷却部段(1)，在该第一冷却部段中设置有用于冷却电机器的第一冷却介质；以及第二冷却部段(2)，在该第二冷却部段中设置有第二冷却介质。为了替换用于电机器的已知的冷却系统而提出，电机器具有至少一个有源部件(3)和至少一个包括磁致热的材料的热传输元件(4)，其中，至少一个热传输元件(4)能够借助于至少一个有源部件(3)至少部分地和/或至少临时地加载磁场(5)，其中，至少一个有源部件(3)和至少一个热传输元件(4)设计用于，使得在充分利用磁致热效应的情况下能够将废热从第一冷却介质传输到第二冷却介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电机器，其包括：第一冷却部段，在其中设置有用于冷却电机器的第一冷却介质；以及第二冷却部段，在其中设置有第二冷却介质。
技术介绍
在电机器运行时产生大量的损耗，其转换成热量并且导致电机器变热。为了避免在电机器中的材料的不允许的变热，必须确保足够的冷却。这可以在最简单的情况中通过在表面上的自然对流实现。在从确定的功率等级和尺寸等级开始的机器中，该冷却应该通过冷却循环和热交换器实现。在机器内部的初级循环中的冷却介质和在机器外部的次级循环中的冷却介质之间的温度差是用于机器的冷却的特征。在此，在初级循环中的输出温度通常超过次级介质的冷却温度。相应于次级介质的输出温度和该温度差地确定电机器的直至最大允许绕组温度的允许的发热。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种对于用于电机器的已知的冷却系统的替代方案。该目的通过开头所述类型的电机器如下地实现，即该电机器具有至少一个有源部件和至少一个包括磁致热的材料的热传输元件，其中至少一个
热传输元件能够借助于至少一个有源部件至少部分地和/或至少临时地加载磁场，其中至少一个有源部件和至少一个热传输元件设计用于，使得在充分利用磁致热效应的情况下能够将废热从第一冷却介质传输到第二冷却介质。作为磁致热材料，例如考虑顺磁盐、如亚硝酸镁，或者钆(Gd)和钆合金、例如像GdDy，GdTb。此外，可以使用这样的材料，其作为GMCE(巨磁致热效应，英文：“giant magnetocaloric effect”)材料被已知，例如像合金Gd5(SixGe1-x)4，La(FexSi1-x)13Hx和MnFeP1-xAsx。尤其是第一冷却部段可以设计成封闭的冷却循环或者初级循环，从而至少尽量阻止第一冷却介质与第二冷却介质的交换或者混合。原理上，第二冷却部段可以不取决于第一冷却部段地同样设计成封闭的冷却循环或者次级循环。可替换的考虑是，第一冷却部段和/或第二冷却部段开放地设计，在该意义上，第一冷却介质或者第二冷却介质能够与另外的冷却介质混合，并且不必以必要的方式相应地存在封闭的循环。优选地，气态的或者液态的流体被作为相应的冷却介质使用，例如空气、水或者油，其中相同的或者不同的流体可以作为第一冷却介质以及第二冷却介质使用。本专利技术的一个方面是通过使用磁致热效应降低在电机器的第一冷却部段中的第一冷却介质的输出温度或者冷却温度。同时，在第二冷却部段中的第二冷却介质的温度被提高，从而能够实现在第一冷却介质和第二冷却介质之间的更大的温度差。在磁致热效应的情况中，合适的材料通过提高或者通过降低磁场的加载来加热或者冷却。这由此获得如下的状态，即材料在没有磁场的影响的情况下具有磁力矩，其不具有优先方向。在绝热的过程(adiabatischerProzess)中，材料处于磁场中，由此磁力矩对齐并且与磁力矩的的排列关联的熵下降。因为过程是绝热的，所以总熵保持稳定，从而使得与材料温度关联的熵上升，这导致材料温度的上升。相反，磁力矩的优先方向通过
在绝热的过程期间磁场加载的结束而消失，从而与磁力矩的的排列关联的熵上升。总熵再次保持稳定，从而使得与材料温度相关联的熵下降，因此能观察到材料的温度下降。对至少一个热传输元件的至少部分的和/或至少暂时的加载能够通过至少一个有源部件实现。例如，相应的有源部件能够电驱动并且设计成电绕组、线圈或者线圈对。相应的有源部件但是也可以借助于永磁铁或者类似物实现。尤其是设置有这样的布置，其中具有至少一个磁对，例如线圈对或者永磁铁对，在磁对之间具有中间空间，其中，热传输元件至少部分地和/或至少暂时地处于中间空间中。例如，能够由至少一个有源部件产生的磁场可以在时间上变化或者接通或者断开，从而实现对相应的热传输元件的至少部分的和/或至少暂时的加载。附加地或者可替换地，可以为此使用相应的有源部件相对于相应的热传输元件的相对运动，从而实现反应的加载。例如，相应的有源部件为此可以在相应静止的热传输元件的情况下进行平移或者旋转运动，和/或反之亦然。例如，在加载磁场或者加载磁场结束时，通过电机器产生的平移和/或旋转运动也可以用于相应的热传输元件的所述的加热或者冷却。因此，电机器的平移或者旋转运动以如下的方式被一同使用，即相应的热传输元件基于磁致热效应地运行以冷却电机器，其中，相应的热传输元件例如通过机械传动装置固定地与电机器的可移动部分连接或者构造固定地连接在其上。磁场的时间上的变化与相对运动的结合可以为此被使用，以便确保至少部分地和/或至少暂时地对相应的热传输元件进行加载。至少部分地和/或至少暂时地对相应的热传输元件的加载最后实现的是，来自第一冷却介质的废热能够在使用磁致热效应的情况下传输给第二冷却介质。尤其是，第一冷却部段和第二冷却部段能够为此合适地设计。优选地提出，第一冷却介质的废热能够传递给相应的热传输元件，当相应的热传输元件至少部分地和/或至少暂时地通过磁致热效应冷却时。相应的
热传输元件的废热能够以有利地方式传递给第二冷却介质，当相应的热传递部件至少部分地和/或至少暂时地通过磁致热效应加热时。因此，总体上提出了相对用于电机器的已知的冷却系统的替代方案，其中尤其实现了第一冷却介质的废热的改善的输出以及进而实现了电机器的改善的冷却。通过降低初级介质的冷却温度例如增大了电机器的允许的变热和使用能力。在本专利技术的一个有利的设计方案中，相应的热传输元件能够围绕旋转轴线旋转地和/或能够平移运动地布置在电机器中，其中，相应的热传输元件的第一元件区域布置在电机器的第一机器区域中，该第一机器区域能够借助于至少一个有源部件加载磁场，其中，相应的热传输元件的第二元件区域布置在第一机器区域之外的第二机器区域中。尤其当电机器实施为电动机或者发电器时，旋转轴线可以是电机器的轴的或者转子的转动轴线。在此可以提出，相应的热传输元件例如抗扭地或者通过传动装置与轴或者转子连接。相应的热传输元件具有第一元件区域和第二元件区域，二者例如能够通过相应的热传输元件的两个半部形成。第一元件区域在此布置在第一机器区域中，其能够借助于至少一个有源部件加载磁场，从而使得第一元件区域也能加载磁场。第二元件区域处于布置在第一机器区域之外的第二机器区域中。第一机器区域尤其可以是电机器的如下的区域，即该区域能够尤其加载强烈的磁场；相反，第二机器区域是可以是电机器的这样的区域，即该区域仅仅加载或者能够加载相对弱的磁场或者完全不加载磁场。如果相应的热传输元件进行旋转，那么第一元件区域或者第二元件区域就是这样的区域，即该区域当前布置在第一机器区域中或者布置在第二机器区域中。如果考虑到相应围绕旋转轴线旋转的传输元件的确定的点，那么该点因此在旋转期间有时候处于第一元件区域中以及有时候处于第
二元件区域中，这要视该点当前是否处于第一机器区域中或者处于第二机器区域中。通过这样的方式和方法能够获得有效的循环过程，其中相应的热传输元件的各个点经历绝热的加热的和绝热的冷却的上述过程，并因此能特别良好地吸收第一冷却介质的废热并且能够特别良好地输出给第二冷却介质。在此，绝热的过程通常已经在相对较低的转速时存在。替代所述的旋转运动地也可以提出，相应的热传输元件能够在电机器中平移地运动，这尤其在直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机器，包括：‑第一冷却部段(1)，在所述第一冷却部段中设置有用于冷却所述电机器的第一冷却介质；以及‑第二冷却部段(2)，在所述二冷却部段中设置有第二冷却介质，其特征在于，‑至少一个有源部件(3)，和‑至少一个包括磁致热的材料的热传输元件(4)，其中，至少一个所述热传输元件(4)能够借助于至少一个所述有源部件(3)至少部分地和/或至少临时地加载磁场(5)，其中，至少一个所述有源部件(3)和至少一个所述热传输元件(4)设计用于，使得在充分利用磁致热效应的情况下能够将废热从所述第一冷却介质传输到所述第二冷却介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.19 EP 14155749.61.一种电机器，包括：-第一冷却部段(1)，在所述第一冷却部段中设置有用于冷却所述电机器的第一冷却介质；以及-第二冷却部段(2)，在所述二冷却部段中设置有第二冷却介质，其特征在于，-至少一个有源部件(3)，和-至少一个包括磁致热的材料的热传输元件(4)，其中，至少一个所述热传输元件(4)能够借助于至少一个所述有源部件(3)至少部分地和/或至少临时地加载磁场(5)，其中，至少一个所述有源部件(3)和至少一个所述热传输元件(4)设计用于，使得在充分利用磁致热效应的情况下能够将废热从所述第一冷却介质传输到所述第二冷却介质。2.根据权利要求1所述的电机器，其中，相应的所述热传输元件(4)能够围绕旋转轴线(6)旋转和/或能够平移运动地布置在所述电机器中，其中，相应的所述热传输元件(4)的第一元件区域(11)布置在所述电机器的第一机器区域中，所述第一机器区域能够借助于至少一个所述有源部件(3)加载所述磁场(5)，其中相应的所述热传输元件(4)的第二元件区域(12)布置在所述第一机器区域之外的第二机器区域中。3.根据权利要求2所述的电机器，其中，相应的所述有源部件(3)设计用于，使得所述磁场(5)基本上沿着所述旋转轴线(6)地指向。4.根据权利要求2所述的电机器，其中，相应的所述有源部件(3)设计用于，使得所述磁场(5)基本上垂直于所述旋转轴线(6)地指向。5.根据权利要求2至4中任一项所述的电机器，其中，所述第一冷却部段(1)设计用于，使得废热能够从所述第一冷却介质传递到所述第二元件区域(12)，其中，所述第二冷却部段(2)设计用于，使得废热能够从所述第一元件区域(11)传递到所述第二冷却介质。6.根据权利要求2至5中任一项所述的电机器，其中，相应的所述热传输元件(4)具有至少四个子区域(I，II，III，IV)，其中，在相应的所述热传输元件(4)的给定的旋转方向(15)的情况中，-第一子区域(I)布置在所述第一元件区域(11)内部的、所述热传输元件(4)的局部温度能够借助于所述热传输元件(4)的磁等级的局部的升高而提高的位置，-所述第一元件区...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍斯特·屈梅勒，弗兰克·赛布伊克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE